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00:00:16,050 --> 00:00:22,390
Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES

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00:00:22,390 --> 00:00:27,329
arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Hinares y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases

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00:00:27,329 --> 00:00:32,390
de la unidad 7 dedicada a la primera parte del estudio de las reacciones ácido-base.

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00:00:36,140 --> 00:00:43,020
En la videoclase de hoy estudiaremos la autoionización del agua y las constantes de ácidos y bases conjugados.

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00:00:47,460 --> 00:00:50,600
Necesitamos hacer una especial mención al caso del agua.

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00:00:51,079 --> 00:00:57,979
No sólo porque sea el disolvente universal dentro del cual se van a encontrar ácidos y bases en todo lo que estamos considerando,

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00:00:58,560 --> 00:01:02,380
sino porque además sabemos, lo vimos en la videoclase anterior, que es un compuesto anfótero,

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00:01:02,500 --> 00:01:06,780
que en ocasiones se puede comportar como un ácido y en ocasiones como una base.

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00:01:07,799 --> 00:01:15,359
Y cuando tenemos agua pura, lo que tenemos es espontáneamente el equilibrio del agua actuando como base

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00:01:15,359 --> 00:01:21,099
en equilibrio consigo misma actuando como ácido. De tal forma que el agua actuando como ácido le

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00:01:21,099 --> 00:01:26,859
va a ceder un hidrón al agua actuando como base, se va a formar el ácido conjugado del agua con

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00:01:26,859 --> 00:01:32,340
carácter básico y la base conjugada del ácido considerando que tiene carácter ácido. Podremos

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00:01:32,340 --> 00:01:37,480
escribir la aleación de masas en este caso concreto con cuidado de que todo lo que tenemos

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00:01:37,480 --> 00:01:41,019
en el miembro de la izquierda en esta ecuación química es agua pura, es un líquido puro,

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00:01:41,019 --> 00:01:46,379
consecuentemente no aparece sus concentraciones no aparecen en la aleación de masas y lo que

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00:01:46,379 --> 00:01:52,180
tenemos es sencillamente constante igual a la concentración de los iones oxidanio por la

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00:01:52,180 --> 00:01:57,159
concentración de los iones hidróxido cuando tenemos el equilibrio del agua. Esta constante

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00:01:57,159 --> 00:02:02,739
sería Kc de la aleación de masas en este caso concreto se denomina producto iónico del agua

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00:02:02,739 --> 00:02:09,259
y se denota como Kw. Su valor se puede determinar experimentalmente depende de la temperatura aunque

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00:02:09,259 --> 00:02:13,180
en el rango de temperaturas que nosotros vamos a utilizar no depende fuertemente y vamos a

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00:02:13,180 --> 00:02:20,520
considerar que el valor de kW es 10 elevado a menos 14 en general. No es un valor que se nos

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00:02:20,520 --> 00:02:25,379
tenga que dar, nosotros debemos saber que el producto iónico del agua es igual a 10 elevado

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00:02:25,379 --> 00:02:33,939
a menos 14. Esto quiere decir que cuando nosotros consideramos que tenemos un recipiente con agua

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00:02:33,939 --> 00:02:39,879
pura no tenemos únicamente moléculas de H2O sino que en equilibrio con ellas tenemos una cierta

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00:02:39,879 --> 00:02:45,080
cantidad tenemos una cierta concentración de iones oxidáneo e iones hidróxido, que

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00:02:45,080 --> 00:02:50,039
podríamos calcular, puesto que el producto iónico del agua toma un valor conocido 10

27
00:02:50,039 --> 00:02:56,259
elevado a menos 14, y en cuanto a estas concentraciones deben ser iguales, puesto que, a la vista

28
00:02:56,259 --> 00:03:00,699
de los coeficientes estequimétricos de esta ecuación química ajustada, en cualquier

29
00:03:00,699 --> 00:03:06,840
caso se va a formar una cantidad igual de iones oxidáneo que de iones hidróxido. Así

30
00:03:06,840 --> 00:03:20,419
Y pues si extraemos la red cuadrada de 10 a la menos 14, podemos comprobar que en el agua hay una concentración de iones oxidanio igual a la concentración de iones hidróxido igual a 10 a la menos 7 molar.

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00:03:20,419 --> 00:03:28,379
El mismo 10 a la menos 7 con el que estábamos haciendo las comparaciones en la videoclase anterior cuando estábamos caracterizando ácidos y bases.

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00:03:28,379 --> 00:03:36,479
con carácter general cualquier disolución que alcanzando el equilibrio tenga una concentración

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00:03:36,479 --> 00:03:43,060
de iones oxidanio e hidróxido iguales e iguales a 10 a la menos 7 molar diremos que tiene carácter

34
00:03:43,060 --> 00:03:49,500
neutro exactamente igual que decimos que el agua tiene carácter neutro si introducimos un ácido

35
00:03:49,500 --> 00:03:55,379
dentro de agua aumenta la concentración de iones oxidanio por encima de la cubiera porque se están

36
00:03:55,379 --> 00:04:01,520
formando, en el caso del equilibrio iónico del agua. Así pues, cuando tengamos una concentración

37
00:04:01,520 --> 00:04:07,500
de iones oxidáneo mayor que de iones hidróxido, lo cual quiere decir que tenemos una concentración

38
00:04:07,500 --> 00:04:12,819
de hidróxido menor que 10 a la menos 7 molar y de oxidáneo mayor que 10 a la menos 7 molar,

39
00:04:13,120 --> 00:04:19,420
diremos que tenemos una disolución de carácter ácido. E, inversamente, cuando introduzcamos una

40
00:04:19,420 --> 00:04:24,079
sustancia en agua que produzca iones hidróxido, de tal manera que la concentración de iones

41
00:04:24,079 --> 00:04:30,500
oxidáneo sea menor que la concentración de iones hidróxido, esto es, la concentración de oxidáneo

42
00:04:30,500 --> 00:04:35,060
sea menor que 10 a la menos 7 molar y la de hidróxido sea mayor que 10 a la menos 7 molar,

43
00:04:35,540 --> 00:04:44,620
diremos que tenemos una disolución de carácter básico. Volviendo a nuestros ejemplos, lo más

44
00:04:44,620 --> 00:04:49,279
común es que nos pidan no sólo calcular la concentración de oxidáneos producidos en

45
00:04:49,279 --> 00:04:54,899
disoluciones ácidas y de hidróxidos producidos en disoluciones básicas, sino que nos pregunten

46
00:04:54,899 --> 00:04:58,740
indistintamente por las concentraciones de iones oxidáneo e hidróxido en las

47
00:04:58,740 --> 00:05:03,019
disoluciones. La forma de relacionar las concentraciones de uno y otro es a

48
00:05:03,019 --> 00:05:07,839
través del producto iónico del agua. Por ejemplo, nosotros ya calculamos la

49
00:05:07,839 --> 00:05:12,620
concentración de iones oxidáneo en el equilibrio del ácido nítrico. Era un

50
00:05:12,620 --> 00:05:15,819
ácido fuerte, se disocia por completo, escribíamos la ecuación de disociación

51
00:05:15,819 --> 00:05:20,920
ajustada y veíamos que la concentración de oxidáneos tras la disociación

52
00:05:20,920 --> 00:05:26,620
completa era igual a la inicial del ácido nítrico. Pues bien, ¿cómo podríamos calcular la concentración

53
00:05:26,620 --> 00:05:32,300
de hidróxidos en el equilibrio? Pues insisto, con el equilibrio con el producto iónico del agua. En

54
00:05:32,300 --> 00:05:37,279
el equilibrio, despejando de la ley de acción de masas del producto iónico del agua, la concentración

55
00:05:37,279 --> 00:05:41,699
de hidróxidos tiene que ser igual al producto iónico del agua, 10 a la menos 14, entre la

56
00:05:41,699 --> 00:05:47,019
concentración de oxidáneos que hemos calculado supuestamente anteriormente. Y obtenemos un valor

57
00:05:47,019 --> 00:05:53,399
de 2 por 10 a la menos 14 molar para la concentración de hidróxidos. Ya podemos hacer la comparación

58
00:05:53,399 --> 00:05:58,939
completa. La concentración de hidróxidos es menor que 10 a la menos 7 molar, la concentración de

59
00:05:58,939 --> 00:06:04,160
oxidanios es mayor que 10 a la menos 7 molar y esto pone de manifiesto el carácter ácido de la

60
00:06:04,160 --> 00:06:11,060
disolución. En el caso de la disolución de amoníaco 0,5 molar operamos de forma análoga. Ya calculamos

61
00:06:11,060 --> 00:06:16,819
en el equilibrio la concentración de hidróxidos 0,003 molar y podemos despejar del producto

62
00:06:16,819 --> 00:06:21,560
iónico del agua la concentración de iones oxidáneo como producto iónico de agua 10

63
00:06:21,560 --> 00:06:27,740
a la menos 14 dividido entre la concentración de iones hidróxido, el 0,003 que se supone

64
00:06:27,740 --> 00:06:34,399
calculamos anteriormente. Obtenemos para los iones oxidáneo una concentración 3,3333

65
00:06:34,399 --> 00:06:39,240
por 10 a la menos 12 molar. Análogamente, el hecho de que la concentración de iones

66
00:06:39,240 --> 00:06:44,500
oxidáneo sea menor que 10 a la menos 7 molar y que la de iones hidróxido sea

67
00:06:44,500 --> 00:06:48,779
mayor que 10 a la menos 7 molar ponen de manifiesto el carácter básico de la

68
00:06:48,779 --> 00:06:55,439
disolución. El producto iónico del agua nos permite también relacionar entre sí

69
00:06:55,439 --> 00:07:00,899
las constantes de acidez y basicidad de ácidos y bases conjugados. Lo que vamos

70
00:07:00,899 --> 00:07:05,000
a hacer es considerar las ecuaciones del equilibrio con el agua de un ácido y su

71
00:07:05,000 --> 00:07:13,019
base conjugada. Por ejemplo, un ácido HA que al combinarlo con el agua le cede un hidrón formándose

72
00:07:13,019 --> 00:07:20,899
el anión A-, la base conjugada del ácido, y su ácido conjugado, el del agua, el ionoxidáneo. Aquí

73
00:07:20,899 --> 00:07:25,660
tenemos la expresión de la aleación de masas, la constante de acidez en función de las concentraciones

74
00:07:25,660 --> 00:07:32,199
en el equilibrio. Por otro lado, vamos a considerar el que tuviéramos la base conjugada A- y la

75
00:07:32,199 --> 00:07:39,399
introducimos en agua. De tal forma que el agua le cede un hidrón formando el ácido conjugado de A-HA

76
00:07:39,399 --> 00:07:46,439
y aquí lo que obtenemos son los iones hidróxido que son la base conjugada del agua. La expresión

77
00:07:46,439 --> 00:07:51,779
de la ley de acción de masas en este caso nos da la constante de basicidad en función de las

78
00:07:51,779 --> 00:07:57,639
concentraciones en equilibrio de estas sustancias. Fijaos que aunque tengamos un ácido y su base

79
00:07:57,639 --> 00:08:02,720
conjugada las dos ecuaciones químicas no son una la inversa de la otra puesto

80
00:08:02,720 --> 00:08:08,360
que nosotros hemos definido la constante de acidez y de basicidad a partir de una

81
00:08:08,360 --> 00:08:14,819
ley de acción de masas muy concreta la del ácido en agua y la base en agua no

82
00:08:14,819 --> 00:08:21,639
es lo mismo este ácido en agua perdón esta base en agua dentro de esta

83
00:08:21,639 --> 00:08:25,100
consideración que lo que obteníamos arriba fijaos que lo que teníamos en la

84
00:08:25,100 --> 00:08:29,339
base con oxidáneos, así que cuidado con que estas dos ecuaciones no son la una

85
00:08:29,339 --> 00:08:34,440
a la inversa de la otra. Es el ácido con agua lo que obtenemos y su base

86
00:08:34,440 --> 00:08:40,240
conjugada en agua lo que obtenemos. Lo que podemos hacer es comprobar que si

87
00:08:40,240 --> 00:08:44,299
nosotros multiplicáramos estas dos constantes, Ka por Kb, y lo que hacemos

88
00:08:44,299 --> 00:08:48,840
es multiplicar algebraicamente estas dos expresiones, aquí lo que vemos es que

89
00:08:48,840 --> 00:08:54,940
esta concentración de los aniones A- y esta concentración de los ácidos E

90
00:08:55,100 --> 00:09:01,419
HA se van a cancelar entre sí, van a ser los cocientes igual a 1 y lo que nos queda es

91
00:09:01,419 --> 00:09:08,000
sencillamente que KA por KB es igual a el producto de las concentraciones de los iones oxidanio y de

92
00:09:08,000 --> 00:09:15,059
los iones hidróxido, que por su propia definición coinciden con el producto iónico del agua. Así

93
00:09:15,059 --> 00:09:20,080
pues va a ser bastante habitual que en un momento dado nos den el valor de una constante de acidez,

94
00:09:20,080 --> 00:09:23,299
pero nosotros necesitemos trabajar con la base conjugada de ese ácido

95
00:09:23,299 --> 00:09:27,879
o que nos den la constante de basicidad de una cierta sustancia

96
00:09:27,879 --> 00:09:31,340
pero que nosotros necesitemos trabajar con el ácido conjugado de dicha base.

97
00:09:32,159 --> 00:09:36,799
En tal caso no pasa nada porque nosotros conocemos el valor del producto iónico del agua,

98
00:09:36,919 --> 00:09:41,659
el valor 10 a la menos 14, y sabemos que la constante de acidez y de basicidad

99
00:09:41,659 --> 00:09:46,440
de ácidos y bases conjugados multiplicados entre sí van a ser igual al producto iónico del agua,

100
00:09:46,539 --> 00:09:48,679
así que podremos calcular una conocida a la otra.

101
00:09:49,440 --> 00:10:15,259
Es más, podemos ver que la constante de acidez y de basicidad son inversamente proporcionales, su producto es igual a la constante, con lo cual aquí estamos viendo una vez más lo que mencionamos anteriormente, y es que la base conjugada de un ácido fuerte es débil y el ácido conjugado de una base fuerte es débil, sencillamente porque si KA toma un valor muy grande, KB debe tomar un valor muy pequeño para que su producto sea 10 a la menos 14.

102
00:10:15,259 --> 00:10:40,799
En esta tabla podemos comparar los valores de las constantes de acidez y basicidad de ácidos y bases conjugados, empezando arriba por ácidos fuertes y sus correspondientes bases conjugadas muy débiles, avanzando con ácidos débiles y sus correspondientes bases que van ganando fortaleza, hasta alcanzar ácidos muy débiles y sus correspondientes bases muy fuertes.

103
00:10:41,779 --> 00:10:56,220
Podemos ver cómo por encima, en el caso de los ácidos, con constante de acidez superior a 1, ácidos muy fuertes, le corresponden bases extremadamente débiles, con constantes del orden de 10 a la menos 24, menos 16.

104
00:10:56,220 --> 00:11:12,039
Y análogamente, como en el caso de la columna de los ácidos, ácidos extremadamente débiles, con constantes de acidez del orden 10 a la menos 19, mucho por debajo de 10 a la menos 14, se corresponden con bases muy fuertes.

105
00:11:12,039 --> 00:11:34,379
En el caso de los valores de pKa y pKb, el hecho de que Ka por Kb sea igual a 10 menos 14 queda mucho más llamativo porque aquí directamente la suma de pKa más pKb de ácido y base conjugados deben sumar 14, que es 10 elevado a menos el valor del producto iónico del agua.

106
00:11:34,379 --> 00:11:42,580
Aquí se ve más claro, 0 más 14 evidentemente es 14, 14 más 0 evidentemente es 14, pero en general podemos comprobar que esa suma es así.

107
00:11:43,039 --> 00:11:50,620
Es otra de las razones por las cuales se tiende a utilizar o a tabular pKa y pKb mejor que las pruebas constantes de acidez y basicidad.

108
00:11:50,980 --> 00:11:59,419
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.

109
00:12:00,080 --> 00:12:03,820
Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.

110
00:12:04,600 --> 00:12:10,039
No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual.

111
00:12:10,679 --> 00:12:12,179
Un saludo y hasta pronto.